2.2 Морфологія та будова бактерій. Роль окремих структур для життєдіяльності бактерій та у патогенезі інфекційних захворювань. Методи їх виявлення

Морфологічні особливості бактерій і їх ультраструктура є, як правило сталою (постійною) ознакою, що дозволяє використовувати їх в якості ідентифікаційного критерію

Сферичні – коки (гр. кokkos-ягода, зерно) – мають кулясту, овальну, бобовидну, ланцетовидну форму

В залежності від характеру розташування в полі зору, що пов’язано із кількістю площин поділу, виділяють:

• мікрококи (поодинокі коки)

• диплококи (по 2)

• тетракоки (по 4)

• стрептококи (ланцюги)

• сарцини (пакети по 8 - 16 коків)

• стафілококи (грона)

Паличкоподібні або палички – мають циліндричну форму, розрізняються за розмірами, формою кінців клітини, розташуванням і спороутворенням

За розташуванням: поодинокі, диплобактерії (диплобацили), стрептобактерії (стрептобацили)

За спороутворенням:

• Споронеутворюючі- власне бактерії

• Cпороутворюючі

- бацили – діаметр спори не перевищує d бактерії

- клостридії – d спори > d бактерії, тому при спороутворенні клітина деформується (closter-веретено)

Звивисті бактерії – спіралеподібні бактерії, які мають 1 або більше завитків

За кількістю завитків:

• Вібріони (1/4 завитка)

• Спірили (1-2 завитка)

• Спірохети (3-25 завитків)

- борелії (3-8 завитків)

- трепонеми (8-15 завитків)

- лептоспіри (20-25 завитків)

Ниткоподібні – розміри від 50 мкм (актиноміцети)

Ультраструктура бактерій:

Клітинна оболонка бактерій:

- капсула

- клітинна стінка

- цитоплазматична мембрана

Поверхневі структури бактерій:

- джгутики

- мікроворсинки

(пілі або війки, фімбрії)

Внутрішні структури:

- цитоплазма

- нуклеоїд

- рибосоми

- лізосоми, мезосоми

- включення

Капсула – зовнішній шар, розташований поверх клітинної стінки, який не фарбується аніліновими барвниками

За хімічним складом виділяють:

• Полісахаридні капсули

• Поліпептидні капсули

• Змішані капсули

За здатністю утворювати капсулу виділяють:

• Безкапсульні мікроорганізми

• Капсульні мікроорганізми, які утворюють капсулу

- тільки в макроорганізмі

- в макроорганізмі і на спеціальних поживних середовищах

- постійно

В залежності від товщини і щільності зв’язку з стінкою клітини капсули поділяють на:

• макрокапсули (істинні) – видимі в світловий мікроскоп, товщина > 0,2 мкм, виявляють за допомогою спеціального методу забарвлення за Бурі-Гінсом

• мікрокапсули (товщина < 0,2мкм), невидимі в світловий мікроскоп, виявляють за допомогою електронної мікроскопії або за допомогою серологічних реакцій

• Капсулоподібна оболонка або слизовий шар – нещільно зв’язана з поверхнею клітини (ліпідо-полісахарідний шар)

Функції та властивості капсули:

1.Захисна функція:

• Захист від несприятливих факторів навколишнього середовища ( інсоляції, висушування, бактеріофагів)

• Антифагоцитарна роль (обумовлює патогенні властивості капсульних бактерій)

2.Адгезивна функція

• Полісахариди капсули споріднені до певних клітин або тканин організму людини (тропізм)

3.Антигенні властивості

• Полісахариіди або поліпептиди капсул утворюють К-АГ – при потраплянні в організм викликає імунну відповідь

• Використовують для виготовлення вакцин проти капсульних бактерій

Будова клітинної стінки:

Для вивчення будови і хімічного складу клітинної стінки бактерій в умовах звичайної баклабораторії використовують складний метод забарвлення за Грамом.

В залежності від будови і хімічного складу клітинної стінки бактерії поділяють на:

грампозитивні (забарвлюються за методом Грама у синьофіолетовий колір)

грамнегативні – забарвлюються у рожевий колір.

Основним компонентом клітинної стінки гр(+) і гр(-) бактерій є пептидоглікан (син. муреїн,мукопептид протеоглікан) – складний біополімер, побудований із полісахаридних і пептидних ланцюгів і являє собою складну сітчасту макромолекулу (“муреїновий мішок”), який покриває протопласт бактерії.

Особливості будови клітинної стінки гр(+) бактерій:

1. пептидоглікан складає до 90% сухого залишку, який має багатошарову будову (одноманітність)

2. до складу клітинної стінки входять тейхоєві кислоти , які прошнуровують усю товщу клітинної стінки

3. ліпіди, як правило, відсутні; винятком є кислотостійкі бактерії, які містять велику кількість нейтральних жирів, восків,парафінів

4. білки розташовуються назовні від клітинної стінки (наприклад, білок А у Staphylococcus і білок М у Streptococcus)

5. товщина клітинної стінки > 20нм (20-40нм)

Особливості будови клітинної стінки гр(-) бактерій:

• 1. складається із трьох шарів, різних за хім. будовою:

• - внутрішній шар ригідний представлений 1 або 2 шарами пептидоглікану,який складає 20% сухого залишку

• середній шар - ліпопротеїновий (зовнішня мембрана) зовнішній шар - ліпополісахаридний пластичний шар

• до складу пластичного шару входять білки, фосфоліпіди, ліпополісахариди

• 2. товщина клітинної стінки < 20нм.

• 4. менш ригідна,чим клітинна стінка гр(+) бактерій

Функції клітинної стінки :

1. Захисна - від шкідливих факторів зовнішнього середовища

2. Формоутворююча –надає форми за рахунок ригідності

3. Рецепторна (рецептори для бактеріофагів, хімічних речовин, бактеріоцинів)

4. Імуногенна (компоненти клітини стінки є повноцінними АГ і подразнюють імунну систему людини)

5. Транспортна

6. Приймає участь у поділі клітини

7. Токсичні властивості (ендотоксин)

8. Будова та хімічний склад клітинної стінки бактерії обумовлює її тінкторіальні властивості (здатність сприймати барвники)

Поверхневі структури: До поверхневих структур мікроорганізмів відносять органели руху – джгутики, пілі (фімбрії)

Джгутики бактерій – орган руху, побудований із особливого скоротливого білка флагеліну;

Наявність джгутиків, їх кількість і характер розташування є ідентифікаційною ознакою певних мікроорганізмів.

• Джгутики складаються з базального тільця, за допомогою якого вони кріпляться до бактерії, гачка і власне джгутика (білок флагелін).

• Базальне тільце побудоване як система кілець (2 у гр(+) і по 4 (2по2) у гр (-), нанизаних на осьовий циліндр. В базовому тільці утворюється обертовий момент , який передається на джгутик, завдяки руху якого бактерія рухається.

• Направлений рух бактерій називається таксис

• (аеро-, хемофототаксис)

За видом руху виділяють:

• Ковзаючі – рух за рахунок скорочення тіла

• Плаваючі – рух за допомогою жгутиків

• а)монотрихи – один джгутик з одного боку б)лофотрихи – два або декілька з одного боку в)амфітрихи – по одному або декілька з обох полюсів г)перитрихи – джгутики по всій поверхні тіла

До поверхневих структурних елементів відносять також пілі або фімбрії.

Розрізняють пілі двох типів:

1. Пілі загального типу (common-пілі) – забезпечують адгезію бактерій на певних органах або тканинах

2. F – пілі або sex- пілі – слугують для передачі генетичного матеріалу під час кон”югації двох різних клітин.

Джгутики виявляють у плаваючих бактерій, здатних до руху у рідкому або напіврідкому середовищі. Існують як прямі, так і непрямі способи виявлення джгутиків.

Методи виявлення джгутиків:

Прямі (мікроскопічні методи):

а) електронна мікроскопія – дозволяє вивчити будову джгутиків, встановити їх кількість і розташування (монотрихи,амфітрихи, лофотрихи, перитрихи)

б) світлова мікроскопія мазків , забарвлених спеціальними методами (Леффлера, імпрегнація сріблом)

Непрямі методи – базуються на вивченні рухливості бактерій:

а)бактеріоскопічний метод – мікроскопія нативних препаратів ”роздавлена” або висяча крапля – для вивчення монотрихіальної рухливості

б) бактеріологічний метод – посів уколом в стовпчик напіврідкого агару (визначення перитрихів) або посів в конденсаційну воду скошеного агару

Внутрішні структури бактерій:

• Включення – це продукти метаболізму бактерій, які розташовуються в цитоплазмі і використовуються клітиною в якості запасних поживних речовин.

• За хімічним складом це можуть бути як органічні (білки, жири, глікоген, крохмаль), так і неорганічні сполуки (сірка, поліфосфати, залізо).

Ідентифікаційне значення в медичній мікробіології мають тільки зерна волютину (поліфосфати) у Corynebacterium diphtheriaе, які виявляють за методом забарвлення за Нейсером (тіла бактеріальних клітин жовті, зерна – синьо-чорні).

Спори бактерій – округлі або овальні утворення, які формуються всередині бактеріальної клітини за несприятливих умов зовнішнього середовища.

Основна мета спороутворення у бактерій – збереження виду в несприятливих умовах.

Найбільш впливовим фактором для утворення спори є відсутність поживних речовин, наявність кисню в оточуючому середовищі для анаеробних бактерій, висушування.

Процес спороутворення у бактерій проходить у 4 стадії і триває 18-20 годин.

В організмі людини або на поживних середовищах (сприятливі умови) спори проростають і утворюють вегетативну форму.

Процес проростання спори триває 5-6 годин.

Виявляють спори за методами Ожешко або Ціля-Нільсена (спори забарвлюються у червоний колір, вегетативні клітини – у синій).